WO2012077451A1 - 防振ゴム装置 - Google Patents

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WO2012077451A1
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rubber
vibration
constricted
main
rubber ring
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Inventor
亮太 石川
小川 雄一
頼重 清水
Original Assignee
東海ゴム工業株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00Springs
    • F16F1/36Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
    • F16F1/371Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers characterised by inserts or auxiliary extension or exterior elements, e.g. for rigidification
    • F16F1/3713Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers characterised by inserts or auxiliary extension or exterior elements, e.g. for rigidification with external elements passively influencing spring stiffness, e.g. rings or hoops

Definitions

  • the present invention relates to an anti-vibration rubber device, and more particularly to an anti-vibration rubber device that is suitably used as an engine mount for a vehicle such as an automobile.
  • an anti-vibration rubber device having a structure in which members are connected by a main rubber part made of a rubber elastic body having at least one of a block part and a cylinder part interposed between them is known.
  • Such an anti-vibration rubber device is generally used as an engine mount, a suspension mount, a body mount, or the like of a vehicle such as an automobile.
  • a constricted portion recessed inward may be provided in at least one of the block portion and the cylindrical portion of the main rubber portion.
  • This constricted portion is mainly due to the difference in the shape of the connecting portions of the first and second mounting members and the main rubber portion, the reasons for the mounting structure of the first and second mounting members to the main rubber portion, etc.
  • the stress concentration part where the stress concentrates due to elastic deformation due to external load is applied to the block part of the main body rubber part and the central part of the cylinder part in the height direction. May be provided with the intention of being present.
  • constriction part says the recessed part dented inward extended in the circumferential direction over the perimeter of a main-body rubber part, or the length which is less than one round. Hereinafter, they are used in the same meaning.
  • the type of the rubber material forming the main rubber part is changed to one having high heat resistance, or the shape of the constricted part of the main rubber part Measures to improve are taken.
  • these measures there is a problem that the material cost increases due to a change in the type of rubber material, and a problem that it becomes difficult to obtain a desired vibration-proof characteristic by changing the shape of the main rubber part. There was a risk of it occurring.
  • Patent Document 1 the entire outer peripheral surface of the main rubber part is covered with a heat-resistant rubber film, and the rubber film is coated on the outer periphery of the main rubber part.
  • a vibration isolator having a structure in which the entire surface is bonded is disclosed. In the vibration isolator having such a structure, the outer peripheral surface of the main rubber part is prevented from being exposed to a high temperature atmosphere when used in a high temperature environment, thereby improving the heat resistance of the main rubber part. It is illustrated.
  • the present invention has been made in the background as described above, and the problem to be solved is the occurrence of cracks in the constriction of the main rubber part due to long-term use in a high temperature environment. It is an object of the present invention to provide an anti-vibration rubber device that can be taken economically advantageously without performing troublesome work and sufficiently suppressing the influence on the spring characteristics of the main rubber part.
  • the present inventor first verified the occurrence of cracks generated in the constricted part of the main rubber part due to the use of the vibration isolating rubber device in a high temperature environment.
  • a small crack is first generated on the surface of the constricted portion where stress is concentrated due to elastic deformation of the main rubber portion, and thereafter
  • the present inventors have found that cracks that would interfere with use are formed in the constricted portion by the cracks proceeding into the main rubber portion due to repeated elastic deformation of the main rubber portion.
  • the present invention has been completed as a result of further intensive studies by the inventor based on such knowledge.
  • the gist of the present invention is as follows.
  • a rubber having at least one of a block portion and a cylindrical portion, which is interposed between the mounting member and the second mounting member and connects the first mounting member and the second mounting member.
  • a main body rubber portion provided on at least one of the cylindrical portion, and (b) a tensile deformation that is extrapolated in a tensile deformation state with respect to a stress concentration portion of the constriction portion of the main rubber portion Based on the restoring force from the state, the stress concentration was in close contact with the non-adhesive to the outer peripheral surface of the position, in anti-vibration rubber device, characterized in that configured to include a rubber ring having a high resistance to gas permeability than the body rubber portion.
  • the anti-vibration rubber device is applied as a vehicle engine mount.
  • the rubber ring is made of butyl rubber or chloroprene rubber.
  • the outer peripheral surface of the stress concentration portion in the constricted portion of the main rubber portion has a higher gas permeability resistance than the main rubber portion over the entire periphery. It is covered with and protected. Therefore, when such an anti-vibration rubber device is used in, for example, a high-temperature environment, the outer peripheral surface of the stress concentration portion that is the starting point of cracks in the constricted portion may be exposed to a high-temperature atmosphere. It is advantageously prevented and contact with oxygen that has permeated through the rubber ring is sufficiently suppressed.
  • the rubber ring is not in contact with the entire outer peripheral surface of the main rubber part, but is in close contact with only the outer peripheral surface of the stress concentrating portion of the constricted part that constitutes a part of the outer peripheral surface. For this reason, it is possible to sufficiently reduce the influence of the rubber ring on the spring characteristics of the main body rubber portion as compared with the case where the rubber ring is closely attached to the entire outer peripheral surface of the main body rubber portion.
  • the countermeasure for preventing the occurrence of cracks in the constricted part of the main rubber part due to long-term use in a high temperature environment is performed without performing troublesome work. It can be economically advantageous with little influence on the spring characteristics of the part. As a result, even when used in a high-temperature environment, sufficient anti-vibration characteristics can be ensured stably over a longer period without incurring extra costs.
  • FIG. 1 is a semi-circular explanatory view showing an embodiment of a vibration isolating rubber device having a structure according to the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory plan view of a rubber ring included in the anti-vibration rubber device shown in FIG. 3 is an explanatory view taken along the line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a front explanatory view showing another embodiment of the vibration isolating rubber device having a structure according to the present invention.
  • FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view of the anti-vibration rubber device shown in FIG.
  • FIG. 1 shows an automotive engine mount as an embodiment of a vibration isolating rubber device according to the present invention in its semi-cylindrical form.
  • the engine mount 10 of the present embodiment includes a first mounting member 12 as a first mounting member and a second mounting as a second mounting member spaced apart from the first mounting bracket 12.
  • the metal fitting 14 has a structure integrally connected by a main body rubber portion 16 interposed therebetween.
  • the first mounting bracket 12 is mounted on the power unit side
  • the second mounting bracket 14 is mounted on the vehicle body side.
  • the power unit is supported in an anti-vibration manner with respect to the vehicle body while being arranged in the engine room.
  • a main vibration load is input to the engine mount 10 between the first and second mounting brackets 12 and 14 in the vertical direction in FIG.
  • the vertical direction means the vertical direction in FIG. 1 in principle.
  • the first mounting bracket 12 has a thick disk-shaped metal fitting 18 and a mounting bolt 20 erected integrally at the center of one surface of the disk-shaped metal fitting 18. is doing.
  • the first mounting bracket 12 is attached to the power unit side by mounting bolts 20.
  • the second mounting bracket 14 as a whole is formed of a thin cylindrical bracket having a cylindrical shape, and has an inner diameter larger than that of the disk-shaped bracket 18 of the first mounting bracket 12.
  • the second mounting bracket 14 is attached to the body side via a cylindrical bracket (not shown) fixed to the body.
  • the first mounting bracket 12 is arranged coaxially with the second mounting bracket 14 while projecting the mounting bolt 20 upward at a position spaced a predetermined distance above the second mounting bracket 14.
  • a main rubber part 16 is interposed between the first mounting bracket 12 and the second mounting bracket 14.
  • the main body rubber portion 16 as a whole has a substantially frustoconical block shape, and a large-diameter hollow recess 22 that opens downward is formed on the end surface on the large-diameter side.
  • the main rubber portion 16 is a columnar block portion 24 extending in the vertical direction at a low height, and a lower portion integrally extending downward from the outer peripheral surface on the lower end side of the block portion 24. And a thick tapered cylindrical portion 26 that gradually becomes larger in diameter.
  • the first mounting bracket 12 is vulcanized and bonded to the upper end surface of the block portion 24 in the main rubber portion 16 on the lower surface of the disk bracket 18, and the tapered cylindrical portion 26
  • the second mounting bracket 14 is vulcanized and bonded to the outer peripheral surface of the end portion on the large diameter side on the inner peripheral surface thereof.
  • the main body rubber portion 16 integrally connects the first mounting bracket 12 and the second mounting bracket 14.
  • the first mounting bracket 12 is mounted on the power unit side
  • the second mounting bracket 14 is mounted on the vehicle body side, and is disposed in the engine room of the automobile.
  • a constricted part 28 is formed at the upper end part of the block part 24. That is, the inner surface of the concave curved surface is formed on the portion of the main rubber portion 16 that has the smallest circumferential length (outer peripheral dimension) above the connecting portion of the block portion 24 with the tapered cylindrical portion 26. A recess extending continuously in the circumferential direction is formed, and this recess is a constricted portion 28.
  • the constricted portion 28 is a minimum length portion having the smallest circumferential length in the cylindrical block portion 24 having an outer diameter substantially the same as the outer diameter of the small diameter side end portion of the tapered cylindrical portion 26.
  • a curved taper-shaped outer peripheral surface is disposed on both sides of the minimum length portion so that the circumferential length gradually increases as the distance from the minimum length portion increases. It is comprised including both the side parts which have.
  • the stress generated when elastically deformed by the input of the vertical vibration load is the minimum length part in which the circumferential direction length of the constricted part 28 is the smallest. Concentrate on. That is, the minimum length portion of the constricted portion 28 is the stress concentration portion 30.
  • the rubber ring 32 is extrapolated with respect to the constriction part 28 containing the stress concentration part 30 like this.
  • the rubber ring 32 has a cylindrical shape or an annular shape having a low and constant thickness as a whole.
  • the height of the rubber ring 32 (the dimension indicated by h in FIG. 3) is the length of the constricted portion 28 in the height direction of the block portion 24 (vertical direction in FIG. 1) (the outer periphery of the main rubber portion 16).
  • the length along the surface is smaller than the dimension indicated by L in FIG. 1, and the inner diameter (the dimension indicated by r in FIG. 2) is the stress concentration of the constricted portion 28. It is smaller than the outer diameter of the portion 30 (the minimum outer diameter of the constricted portion 28 and the dimension indicated by R in FIG. 1).
  • the rubber ring 32 is formed by using butyl rubber which has better gas permeability resistance than the rubber material (for example, natural rubber) forming the main body rubber portion 16.
  • butyl rubber has not only excellent gas permeation resistance but also sufficient ozone resistance.
  • the rubber ring 32 is provided with excellent gas permeability resistance and sufficient ozone resistance based on the characteristics of butyl rubber.
  • such a rubber ring 32 includes a stress concentrating portion 30 and a portion located on both sides of the stress concentrating portion 30 in the height direction of the block portion 24 in an extrapolated state with respect to the constricted portion 28. A part of the portion 28 is covered over the entire circumference. Further, here, since the inner diameter of the rubber ring 32 is smaller than the outer diameter of the stress concentration portion 30 of the constricted portion 28 by a predetermined dimension, the rubber ring 32 extrapolated to the constricted portion 28 expands in diameter. As shown in FIG. As a result, the rubber ring 32 is in close contact with the stress concentration portion 30 and the respective outer peripheral surfaces of both side portions thereof in a non-adhesive manner based on the restoring force from the tensile deformation state.
  • the rubber ring 32 is extrapolated to the constricted portion 28 as an adhesive cover for the stress concentrating portion 30 of the constricted portion 28 and both side portions thereof.
  • the stress concentrating part 30 of the constricted part 28 has a high-temperature atmosphere even if the engine room is hot It is designed to prevent direct exposure inside.
  • the rubber ring 32 is formed using butyl rubber having excellent gas permeation resistance, it is possible to suppress as much as possible that oxygen permeates the rubber ring 32 and contacts the stress concentration portion 30. ing. And, it is advantageously prevented or suppressed that the rubber material forming the stress concentration portion 30 is oxidized in a high temperature atmosphere.
  • the butyl rubber constituting the rubber ring 32 has sufficient ozone resistance, the rubber ring 32 is damaged by ozone attack, thereby reducing the gas permeation resistance and oxidizing the stress concentration portion 30. It is also effectively suppressed that the prevention effect is impaired.
  • the rubber ring 32 exhibits a function as a cover for protecting the stress concentration portion 30 of the constricted portion 28 from oxidation and heat influence. Therefore, in order to sufficiently ensure such a function, it is desirable that the thickness of the rubber ring 32 be 1 mm or more. However, if the rubber ring 32 is too thick, there is a possibility that the influence of the spring characteristics of the rubber ring 32 on the spring characteristics of the main rubber part 16 (block part 24) to which the rubber ring 32 is inserted in close contact may be increased. In order to avoid this, it is preferable that the rubber ring 32 has a thickness of 2 mm or less.
  • the thickness of the rubber ring 32 is not particularly limited, but the oxidation resistance and heat resistance of the stress concentration portion 30 of the constricted portion 28 are sufficiently obtained without changing the spring characteristics of the main rubber portion 16.
  • the thickness is relatively small in the range of 1 to 2 mm.
  • the thin rubber ring 32 is extrapolated in a non-adhering and close contact state with the stress concentration portion 30 of the constricted portion 28, so that the stress concentration portion. Further, the oxidation of the stress concentrating portion 30 can be effectively prevented from being promoted in a high temperature atmosphere. Therefore, without changing the rubber material forming the main rubber part 16 to an expensive heat-resistant material, cracks are generated in the constricted part 28 of the main rubber part 16 due to use under a high temperature environment in the engine room. Occurrence is advantageously suppressed, and even if cracks occur, the generation time can be effectively delayed. Furthermore, since the rubber ring 32 is thin, it can be advantageously avoided that the spring characteristic of the main rubber portion 16 is changed by extrapolating the rubber ring 32 to the constricted portion 28.
  • the rubber ring 32 is attached to the constricted portion 28 by being extrapolated non-adheringly to the stress concentration portion 30 of the constricted portion 28 in a tension state. Therefore, when the rubber ring 32 is attached to the constricted portion 28, the rubber ring 32 is simply pulled to expand the diameter, elastically deformed, and extrapolated to the constricted portion 28, and then the tension state is simply eliminated. It is only necessary to perform the extremely simple work. Therefore, unlike the case where the rubber ring 32 is bonded to the outer peripheral surface of the constricted portion 28, a troublesome operation using these materials without using special materials such as an adhesive or equipment required for bonding. The rubber ring 32 can be attached to the constricted portion 28 without doing anything.
  • FIGS. 4 and 5 show an automotive engine mount as another embodiment of the vibration isolating rubber device according to the present invention in a front form and a longitudinal sectional form, respectively.
  • the engine mount 34 of the present embodiment includes a first mounting bracket 36 as a first mounting member and a second mounting as a second mounting member spaced apart from the first mounting bracket 36.
  • the metal fitting 38 has a structure integrally connected by a main rubber part 40 interposed therebetween.
  • the first mounting bracket 36 is mounted on the power unit side
  • the second mounting bracket 38 is mounted on the vehicle body side, thereby being disposed in the engine room of the automobile. In this state, the power unit is supported by vibration isolation against the vehicle body.
  • the main vibration load is input to the engine mount 10 between the first and second mounting brackets 36 and 38 in the vertical direction in FIG.
  • the vertical direction means the vertical direction in FIG. 4 in principle.
  • members and parts having the same structure as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
  • the first mounting bracket 36 has a form in which a long rectangular metal plate is bent at a plurality of locations. And this 1st attachment metal fitting 36 comes to be attached to the power unit side with the attachment bolt (not shown) penetrated by the bolt penetration holes 42 and 42 provided in the both ends of the length direction. Yes.
  • the second mounting bracket 38 as a whole is made of a metal flat plate having a longitudinal rectangular shape.
  • the second mounting bracket 38 is attached to the body side by two mounting bolts 44 and 44 fixed so as to protrude downward.
  • the first mounting bracket 36 and the second mounting bracket 38 face each other in the vertical direction and are arranged at a predetermined interval, and the first and second mounting brackets 36, 36, 38, a main rubber part 40 is interposed.
  • the main rubber part 40 has a block shape extending in the vertical direction.
  • the first mounting bracket 36 is vulcanized and bonded to the upper end surface of the main rubber part 40, while the second mounting bracket 38 is vulcanized and bonded to the lower end surface. Yes.
  • the main rubber part 40 integrally connects the first mounting bracket 36 and the second mounting bracket 38.
  • the first mounting bracket 36 is mounted on the power unit side
  • the second mounting bracket 38 is mounted on the vehicle body side, and is disposed in the engine room of the automobile.
  • the main purpose of the engine mount 34 is to improve the durability of the main rubber part 40 by concentrating stress on the central part in the height direction of the main rubber part 40 when the vertical vibration load is input.
  • the central portion in the height direction excluding the upper end portion and the lower end portion of the main rubber portion 40 is a constricted portion 28 having a substantially drum shape.
  • the minimum length portion having the smallest circumferential length located at the central portion in the height direction of the constricted portion 28 is the stress concentration portion 30 where stress is concentrated when a vibration load is input.
  • the rubber ring 32 made of butyl rubber and having a thin cylindrical shape or an annular shape with respect to the constricted portion 28 of the main body rubber portion 40 has a stress concentration portion 30 and a height direction of the main body rubber portion 40.
  • the outer peripheral surface of the portion located on both sides of the stress concentrating portion 30 is covered with the entire outer periphery, that is, the portion including the stress concentrating portion 30 of the constricted portion 28 is covered in the tensile deformation state. It is inserted.
  • the rubber ring 32 is based on the restoring force from the tension state, similarly to the rubber ring 32 extrapolated to the constricted portion 28 of the main body rubber portion 16 of the engine mount 10 according to the first embodiment. It is in close contact with the stress concentration part 30 without contact.
  • the overall shape of the main rubber parts 16 and 40 is not limited to the illustrated one.
  • the whole may be cylindrical.
  • the constricted part 28 and the stress concentration part 30 are provided in the cylindrical part of the main rubber part.
  • the constricted part 28 and the stress concentrating part 30 are provided on at least one of the cylindrical part and the block part. Will be formed.
  • the cylindrical portion and the block portion included in the main rubber portions 16 and 40 may have a shape other than a cylindrical shape or a columnar shape.
  • the cylindrical portion may have an elliptical cylindrical shape, a tapered cylindrical shape, or a rectangular cylindrical shape
  • the block portion may have a columnar shape in which the cross-section has an elliptical shape, a trapezoidal or frustoconical columnar shape, or It may have a prismatic shape.
  • the constricted portion 28 includes, in addition to those exemplified, for example, the main rubber portions 16 and 40 are provided with a groove having a V-shaped cross section, a groove having a U-shaped cross section, a groove having a U-shaped cross section, or the like.
  • the groove may be formed so as to extend in the circumferential direction over the entire circumference, or continuously extending in the circumferential direction with a length less than one circumference, and the concavity 28 may be used as the constricted portion 28. Absent. And the rubber ring 32 is extrapolated so that it may adhere
  • the overall shape of the rubber ring 32 is not particularly limited to the illustrated cylindrical shape or annular shape, and it is a cylindrical shape corresponding to the shape of the constricted portion 28 or an annular shape.
  • any rubber material may be used as the rubber material forming the rubber ring 32 as long as it has higher gas permeation resistance than the main rubber portions 16 and 40.
  • chloroprene rubber or the like is preferably used in addition to the exemplified butyl rubber. By forming the rubber ring 32 using this chloroprene rubber, high gas permeation resistance and further excellent ozone resistance are imparted to the rubber ring 32.
  • the thickness and height (width) of the rubber ring 32 are not necessarily constant in the circumferential direction and the axial direction (height direction), and depending on the shape of the constricted portion 28 and the stress concentration portion 30, etc. It can be changed as appropriate.
  • this invention is an engine mount for vehicles other than for motor vehicles, suspension for motor vehicles, or other than motor vehicles.
  • the present invention can be advantageously applied to any of mounts, body mounts, and various anti-vibration rubber devices other than those mounts.

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Abstract

 高温環境下での長期使用によるくびれ部でのクラックの発生が有利に防止可能な防振ゴム装置を提供する。 第一取付部材12と第二の取付部材14とを連結する本体ゴム部16に設けられたくびれ部28の応力集中部30に対して、該本体ゴム部16よりも高い耐ガス透過性を有するゴムリング32を、引張状態で外挿した。そして、かかるゴムリング32を、引張変形状態からの復元力に基づいて、該応力集中部位30の外周面に非接着で密着させて、構成した。

Description

防振ゴム装置
 本発明は、防振ゴム装置に係り、特に、自動車等の車両のエンジンマウントとして好適に用いられる防振ゴム装置に関するものである。
 従来から、振動伝達系を構成する二つの部材間に介装される防振連結体乃至は防振支持体の一種として、それら二つの部材にそれぞれ取り付けられる第一の取付部材と第二の取付部材とを、それらの間に介装された、ブロック部と筒部のうちの少なくとも何れか一方を有するゴム弾性体からなる本体ゴム部にて連結した構造の防振ゴム装置が知られている。このような防振ゴム装置は、例えば、自動車等の車両のエンジンマウントや、サスペンションマウント、ボデーマウント等として、一般に使用されている。
 ところで、上記の如き構造の防振ゴム装置では、本体ゴム部が有するブロック部と筒部のうちの少なくとも何れか一方に、内側に凹んだくびれ部が設けられることがある。このくびれ部は、主に、第一及び第二の取付部材と本体ゴム部のそれぞれの連結部分の形状の違いや第一及び第二の取付部材の本体ゴム部に対する取付構造上の理由等から設けられる場合と、本体ゴム部の耐久性を高めるために、外部からの荷重による弾性変形により応力が集中する応力集中部位を、本体ゴム部のブロック部や筒部の高さ方向の中央部分に存在させることを意図して設けられる場合がある。なお、前者の場合にあっても、弾性変形による応力集中部位が、くびれ部に存在する。また、ここで言うくびれ部とは、本体ゴム部の全周に亘って、又は1周に満たない長さで周方向に延びる、内側に凹んだ凹所を言う。以下、同一の意味において使用する。
 このようなくびれ部を有する本体ゴム部を備えた防振ゴム装置を長期間使用すると、くびれ部にクラックが発生することがある。しかも、かかる防振ゴム装置が、例えば車両用エンジンマウント等に適用されて、エンジンルーム内等の100℃程度以上の高温に達する箇所で長期間使用される場合には、くびれ部に対するクラックの発生が顕著となる傾向がある。このくびれ部でのクラックの発生は、本体ゴム部を構成するゴムの酸化が、主たる原因と考えられている。また、そのようなゴムの酸化は、雰囲気温度の上昇によって著しく促進されるために、エンジンルーム内等の高温環境下での使用によってクラックの発生が顕著となるものと考えられる。
 そこで、従来では、本体ゴム部でのクラック発生を防止するために、例えば、本体ゴム部を形成するゴム材料の種類を高耐熱性のものに変更したり、或いは本体ゴム部のくびれ部の形状を改良したりする対策が講じられている。しかしながら、それらの対策を講じた場合には、ゴム材料の種類の変更により材料コストが高騰するといった問題や、本体ゴム部の形状変更によって所望の防振特性を得ることが困難となるといった不具合が生ずる恐れがあった。
 かかる状況下、例えば、特開平7-197967号公報(特許文献1)には、本体ゴム部の外周面の全面を耐熱性のゴム膜にて被覆して、かかるゴム膜を本体ゴム部の外周面に全面接着してなる構造の防振装置が開示されている。このような構造の防振装置では、高温環境下での使用の際に、本体ゴム部の外周面が高温雰囲気中に晒されることが防止されることで、本体ゴム部の耐熱性の向上が図られている。
 ところが、かかる従来の防振装置においては、本体ゴム部の外周面の全面に、ゴム膜が接着されているため、ゴム膜が、本体ゴム部のばね特性に対して少なからぬ影響を及ぼす。それ故、防振装置に要求される防振性能を得るには、ゴム膜のばね特性を考慮して、本体ゴム部のばね特性をチューニングしなければならず、それが、極めて面倒であった。また、ゴム膜を本体ゴム部に接着するために、余分なコストや作業が必要とされるといった不具合もあった。しかも、ゴム膜が、単に耐熱性を有するだけのものであるため、本体ゴム部の外周面が、ゴム膜を透過する酸素と接触するのを防ぐことが難しく、従って、本体ゴム部の酸化を十分に防止することができなかったのである。
特開平7-197967号公報
 ここにおいて、本発明は、上述せる如き事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、高温環境下での長期使用による本体ゴム部のくびれ部でのクラックの発生防止対策が、面倒な作業を実施することなく、しかも本体ゴム部のばね特性への影響を十分に抑えつつ、経済的に有利に講じられてなる防振ゴム装置を提供することにある。
 そして、本発明者は、かかる課題の解決のために、先ず、防振ゴム装置の高温環境下での使用により本体ゴム部のくびれ部で生ずるクラックの発生状況について、検証した。その結果、防振ゴム装置を高温環境下で長期に亘って使用すると、くびれ部のうちでも、本体ゴム部の弾性変形により応力が集中する部位の表面に、先ず、小さな亀裂が発生し、その後、本体ゴム部の繰り返しの弾性変形によって、かかる亀裂が本体ゴム部内に進行していくことで、くびれ部において、使用に支障を来す程のクラックが形成されることを見出したのである。
 本発明は、そのような知見に基づいて、本発明者が更に鋭意研究を重ねた結果、完成したものであって、その要旨とするところは、(a)互いに離間して配置された第一の取付部材と第二の取付部材との間に介装されて、それら第一の取付部材と第二の取付部材とを連結する、ブロック部と筒部のうちの少なくとも何れか一方を有するゴム弾性体からなり、該第一の取付部材と該第二の取付部材とを相互に接近させる方向に入力される荷重による弾性変形により応力が集中する応力集中部位を含むくびれ部が、該ブロック部と筒部のうちの少なくとも何れか一方に設けられた本体ゴム部と、(b)該本体ゴム部の前記くびれ部の応力集中部位に対して、引張変形状態で外挿されて、かかる引張変形状態からの復元力に基づいて、該応力集中部位の外周面に非接着で密着せしめられた、該本体ゴム部よりも高い耐ガス透過性を有するゴムリングとを含んで構成したことを特徴とする防振ゴム装置にある。
 なお、本発明の好ましい態様の一つによれば、防振ゴム装置が、車両用エンジンマウントとして適用される。
 また、本発明の望ましい態様の一つによれば、前記ゴムリングが、ブチルゴム製のものか、又はクロロプレンゴム製のものにて構成される。
 すなわち、本発明に従う防振ゴム装置においては、本体ゴム部のくびれ部のうちの応力集中部位の外周面が、その全周に亘って、本体ゴム部よりも高い耐ガス透過性を有するゴムリングにて被覆されて、保護されている。それ故、かかる防振ゴム装置が、例えば、高温環境下で使用された際に、くびれ部のうちで、クラックの発生起点となる応力集中部位の外周面が、高温雰囲気中に晒されることが有利に防止され、また、ゴムリングを透過した酸素と接触することも、十分に抑制される。それ故、高温環境下での使用により、くびれ部の応力集中部位の表面に、小さな亀裂が発生することが効果的に防止乃至は抑制され、それによって、くびれ部にクラックが発生することが有効に抑制される。そして、たとえクラックが発生したとしても、その発生時期を十分に遅らせることができる。
 また、ゴムリングが、本体ゴム部の外周面の全面ではなく、かかる外周面の一部を構成する、くびれ部のうちの応力集中部位の外周面だけに密着されている。このため、ゴムリングを本体ゴム部の外周面の全面に密着させる場合に比して、ゴムリングによる本体ゴム部のばね特性への影響を十分に小さくできる。
 しかも、ゴムリングをくびれ部の応力集中部位に密着させるには、単に、ゴムリングを拡径するように引っ張り、弾性変形させて、くびれ部に外挿した後、その引張状態を解消するだけの極めて単純な作業を行うだけで良い。それ故、ゴムリングを本体ゴム部の外周面に接着する場合とは異なって、ゴムリングのくびれ部への装着に際して、接着剤等の特別な資材や、接着に要する設備等が不要とされ、また、それらを使用した面倒な作業を行う必要もない。
 従って、かくの如き本発明に従う防振ゴム装置においては、高温環境下での長期使用による本体ゴム部のくびれ部でのクラックの発生防止対策が、面倒な作業を行うことなく、しかも、本体ゴム部のばね特性に対して、殆ど影響を与えることもなしに、経済的に有利に講じられ得る。そして、その結果として、高温環境下での使用によっても、十分な防振特性が、余分なコストを掛けることなく、より長期に亘って安定的に確保され得るのである。
図1は、本発明に従う構造を有する防振ゴム装置の一実施形態を示す半截説明図である。 図2は、図1に示された防振ゴム装置が有するゴムリングの平面説明図である。 図3は、図2におけるIII-III断面説明図である。 図4は、本発明に従う構造を有する防振ゴム装置の別の実施形態を示す正面説明図である。 図5は、図4に示された防振ゴム装置の断面説明図である。
 10,34 エンジンマウント     12,36 第一の取付金具
 14,38 第二の取付金具      16,40 本体ゴム部
 24 ブロック部           26 テーパ状筒部
 28 くびれ部            30 応力集中部
 32 ゴムリング
 以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の構成について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。
 先ず、図1には、本発明に従う防振ゴム装置の一実施形態としての自動車用エンジンマウントが、その半截形態において示されている。かかる図1から明らかなように、本実施形態のエンジンマウント10は、第一の取付部材としての第一の取付金具12と、それに離間配置された、第二の取付部材としての第二の取付金具14とが、それらの間に介装された本体ゴム部16にて、一体的に連結された構造を有している。そして、図示されてはいないものの、かかるエンジンマウント10にあっては、第一の取付金具12が、パワーユニット側に、第二の取付金具14が、車体側に、それぞれ取り付けられることにより、自動車のエンジンルーム内に配置された状態で、パワーユニットを車体に対して防振支持させるようになっている。なお、かくの如き装着状態下で、エンジンマウント10には、第一及び第二の取付金具12,14間に、図1中の上下方向において、主たる振動荷重が入力されることとなる。以下の説明において、上下方向とは、原則として、図1の上下方向を言う。
 より詳細には、第一の取付金具12は、厚肉の円板状金具18と、この円板状金具18の一方の面の中心部に一体的に立設された取付ボルト20とを有している。かかる第一の取付金具12は、取付ボルト20によって、パワーユニット側に取り付けられるようになっている。
 第二の取付金具14は、全体として、円筒形状を呈する薄肉の筒金具からなり、その内径が、第一の取付金具12の円板状金具18よりも大なる大きさとされている。この第二の取付金具14は、ボデーに固設された、図示しない筒状のブラケットを介して、ボデー側に取り付けられるようになっている。
 そして、第一の取付金具12が、第二の取付金具14の上方に所定距離を隔てた位置において、取付ボルト20を上方に向かって突出させつつ、第二の取付金具14と同軸的に配置されており、それら第一の取付金具12と第二の取付金具14との間に、本体ゴム部16が、介装されている。この本体ゴム部16は、全体として、略円錐台状のブロック形態を呈し、その大径側の端面には、下方に向かって開口する大径の肉抜け凹所22が形成されている。換言すれば、本体ゴム部16は、低い高さで上下方向に延びる円柱状のブロック部24と、このブロック部24の下端部側の外周面から下方に向かって一体的に延び出した、下方に向かって次第に大径となる厚肉のテーパ状筒部26とを有して、構成されている。
 そして、そのような本体ゴム部16におけるブロック部24の上端面に対して、第一の取付金具12が、円板金具18の下面において加硫接着されており、また、テーパ状筒部26の大径側端部の外周面に対して、第二の取付金具14が、その内周面において加硫接着されている。これによって、本体ゴム部16が、第一の取付金具12と第二の取付金具14とを一体的に連結している。
 かくして、本実施形態のエンジンマウント10にあっては、第一の取付金具12が、パワーユニット側に、第二の取付金具14が、車体側に、それぞれ取り付けられて、自動車のエンジンルーム内に配置された状態下で、上下方向に振動荷重が入力されたとき、つまり、第一の取付金具12と第二の取付金具14とが互いに接近又は離隔する方向に振動荷重が入力されたときに、本体ゴム部16が弾性変形し、そして、その弾性変形に基づいて、振動荷重を吸収し得るようになっているのである。
 ところで、本実施形態のエンジンマウント10では、振動荷重の入力時に、本体ゴム部16の上端部側に応力が集中して、かかる上端部側部分に亀裂等が生ずるのを防ぐため、即ち、本体ゴム部16の耐久性向上を目的として、ブロック部24の上端部に、くびれ部28が形成されている。つまり、ブロック部24のテーパ状筒部26との連結部分よりも上側の部分で、本体ゴム部16のうちで周方向長さ(外周寸法)が最小となる部分に、凹状湾曲面形状の内面を有して、周方向に連続して延びる凹所が形成されており、この凹所が、くびれ部28とされている。更に換言すれば、くびれ部28は、テーパ状筒部26の小径側端部の外径と略同一の外径を有する円柱状のブロック部24において、周方向長さが最も小さい最小長さ部分と、ブロック部24高さ方向において、かかる最小長さ部分の両サイドに配置されて、最小長さ部分から離間するに従って次第に周方向長さが徐々に大きくなるような湾曲テーパ状の外周面を有する両サイド部分とを含んで構成されている。
 このため、そのようなくびれ部28を有する本体ゴム部16においては、上下方向の振動荷重の入力によって弾性変形したときに生ずる応力が、くびれ部28の周方向長さが最も小さい最小長さ部分に集中するようになっている。即ち、かかるくびれ部28の最小長さ部分が、応力集中部30とされているのである。
 そして、本実施形態では、かくの如き応力集中部30を含むくびれ部28に対して、ゴムリング32が外挿されている。このゴムリング32は、図1乃至図3に示されるように、全体として、薄い一定の厚さを有する、高さの低い円筒形状乃至は円環形状を呈している。そして、かかるゴムリング32の高さ(図3にhにて示される寸法)が、ブロック部24の高さ方向(図1の上下方向)におけるくびれ部28の長さ(本体ゴム部16の外周面に沿った長さで、図1にLにて示される寸法)よりも小さな高さとされており、また、その内径(図2にrにて示される寸法)が、くびれ部28の応力集中部30の外径(くびれ部28の最小外径で、図1にRにて示される寸法)よりも小さな大きさとされている。
 さらに、ゴムリング32が、本体ゴム部16を形成するゴム材料(例えば、天然ゴム)よりも耐ガス透過性に優れたブチルゴムを用いて形成されている。よく知られているように、ブチルゴムは、耐ガス透過性に優れるだけでなく、十分な耐オゾン性を備えている。これによって、ゴムリング32に対して、ブチルゴムの特性に基づいた優れた耐ガス透過性と十分な耐オゾン性が付与されている。
 そして、そのようなゴムリング32が、くびれ部28に対する外挿状態下で、応力集中部30と、ブロック部24の高さ方向において応力集中部30の両サイドに位置する部位とを含んだくびれ部28の一部を全周に亘って被覆している。また、ここでは、ゴムリング32の内径が、くびれ部28の応力集中部位30の外径よりも所定寸法だけ小さくされているため、くびれ部28に外挿されたゴムリング32が、拡径するように引張変形させられている。これによって、ゴムリング32が、引張変形状態からの復元力に基づいて、応力集中部30とその両サイド部位のそれぞれの外周面に対して、非接着で密着しているのである。
 かくして、ゴムリング32が、くびれ部28の応力集中部30とその両サイド部位に対する密着カバーとして、くびれ部28に外挿されている。そして、それにより、エンジンマウント10が、エンジンルーム内でパワーユニットを車体に防振支持させての使用状態において、エンジンルーム内が高温となっても、くびれ部28の応力集中部30が、高温雰囲気中に直接に晒されることが防止されるようになっている。また、ゴムリング32が、耐ガス透過性に優れたブチルゴムを用いて形成されているため、酸素がゴムリング32を透過して、応力集中部30と接触することが、可及的に抑制されている。そして、それらによって、応力集中部30を形成するゴム材料が高温雰囲気下で酸化されることが、有利に防止乃至は抑制されるようになっている。
 また、ゴムリング32を構成するブチルゴムが十分な耐オゾン性を備えているところから、ゴムリング32がオゾンアタックにより損傷し、それにより、耐ガス透過性が低下して、応力集中部30に対する酸化防止効果が損なわれるようなことも、効果的に抑えられている。
 さらに、ゴムリング32が、くびれ部28の応力集中部30とその両サイド部位のそれぞれの全周に密着されているため、ゴムリング32とくびれ部28との間に隙間が形成されることがない。それ故、そのような隙間を通じて、ゴムリング32とくびれ部28との間に酸素が進入して、応力集中部30を形成するゴム材料が酸化することも、十分に防止されるようになっている。
 要するに、ゴムリング32は、くびれ部28の応力集中部30を酸化と熱影響から保護するカバーとしての機能を発揮するようになっている。そこで、そのような機能を十分に確保するために、ゴムリング32の厚さが1mm以上とされていることが、望ましい。しかしながら、ゴムリング32が余りに厚いと、ゴムリング32が密着状態で外挿される本体ゴム部16(ブロック部24)のばね特性に対するゴムリング32のばね特性の影響が大きくなる可能性がある。それを回避するには、ゴムリング32の厚さが、2mm以下とされていることが、好ましい。従って、ゴムリング32の厚さは、特に限定されるものではないものの、本体ゴム部16のばね特性を変化させることなく、くびれ部28の応力集中部30の耐酸化性と耐熱性とを十分に高める上で、有利には、1~2mmの範囲内の比較的に薄い厚さとされる。
 このように、本実施形態のエンジンマウント10にあっては、薄肉のゴムリング32が、くびれ部28の応力集中部30に非接着で密着した状態で外挿されていることによって、応力集中部30の酸化が防止され、その上、そのような応力集中部30の酸化が高温雰囲気下で促進することも、効果的に抑制される。それ故、本体ゴム部16を形成するゴム材料を高価な耐熱性のものに、何等変更しなくとも、エンジンルーム内の高温環境下での使用により、本体ゴム部16のくびれ部28にクラックが発生することが有利に抑制され、また、たとえクラックが発生したとしても、その発生時期を効果的に遅らせることができる。更に、ゴムリング32が薄肉とされているため、くびれ部28にゴムリング32が外挿されることで、本体ゴム部16のばね特性が変化するようなことも、有利に回避され得る。
 また、かかるエンジンマウント10では、ゴムリング32が、くびれ部28の応力集中部30に引張状態で、非接着に外挿されて、くびれ部28に装着されている。そのため、ゴムリング32をくびれ部28に装着させる際には、単に、ゴムリング32を拡径するように引っ張り、弾性変形させて、くびれ部28に外挿した後、その引張状態を解消するだけの極めて単純な作業を行うだけで良い。それ故、ゴムリング32をくびれ部28の外周面に接着する場合とは異なって、接着剤等の特別な資材や、接着に要する設備等を用いることなく、また、それらを使用した面倒な作業を何等行うこともなしに、ゴムリング32をくびれ部28に装着できる。
 従って、かくの如き本実施形態のエンジンマウント10にあっては、エンジンルーム内の高温環境下での使用に際して、十分な防振特性が、より長期に亘って安定的に確保され得るのであり、しかも、そのような十分な防振特性の確保が、余分なコストを掛けることなく、また、面倒な作業を行うこともなしに、極めて有利に実現され得るのである。
 次に、図4及び図5には、本発明に従う防振ゴム装置の別の実施形態としての自動車用エンジンマウントが、その正面形態と縦断面形態とにおいて、それぞれ示されている。それらの図から明らかなように、本実施形態のエンジンマウント34は、第一の取付部材としての第一の取付金具36と、それに離間配置された、第二の取付部材としての第二の取付金具38とが、それらの間に介装された本体ゴム部40にて、一体的に連結された構造を有している。そして、かかるエンジンマウント34にあっては、第一の取付金具36が、パワーユニット側に、第二の取付金具38が、車体側に、それぞれ取り付けられることにより、自動車のエンジンルーム内に配置された状態で、パワーユニットを車体に対して防振支持させるようになっている。
 なお、かくの如き装着状態下で、エンジンマウント10には、第一及び第二の取付金具36,38間に、図1中の上下方向において、主たる振動荷重が入力されることとなる。また、以下の説明において、上下方向とは、原則として、図4の上下方向を言う。更に、前記第一の実施形態と同様な構造とされた部材や部位については、図1と同一の符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。
 より詳細には、第一の取付金具36は、長手矩形の金属板が、複数箇所において屈曲されてなる形態を有している。そして、この第一の取付金具36は、その長さ方向の両端部に設けられたボルト挿通孔42,42に挿通された取付ボルト(図示せず)により、パワーユニット側に取り付けられるようになっている。
 一方、第二の取付金具38は、全体として、長手矩形状を呈する金属平板からなっている。この第二の取付金具38は、下方に突出するように固定された2個の取付ボルト44,44によって、ボデー側に取り付けられるようになっている。
 そして、第一の取付金具36と第二の取付金具38とが、上下方向において互いに対向し、且つ所定の間隔を隔てて配置されており、また、それら第一及び第二の取付金具36,38間に、本体ゴム部40が介装されている。この本体ゴム部40は、上下方向に延びるブロック形状を有している。
 そして、そのような本体ゴム部40の上端面に対して、第一の取付金具36が加硫接着されている一方、その下端面に対して、第二の取付金具38が加硫接着されている。これによって、本体ゴム部40が、第一の取付金具36と第二の取付金具38とを一体的に連結している。
 かくして、本実施形態のエンジンマウント34にあっては、第一の取付金具36が、パワーユニット側に、第二の取付金具38が、車体側に、それぞれ取り付けられて、自動車のエンジンルーム内に配置された状態下で、上下方向に振動荷重が入力されたとき、つまり、第一の取付金具36と第二の取付金具38とが互いに接近又は離隔する方向に振動荷重が入力されたときに、本体ゴム部40が弾性変形し、そして、その弾性変形に基づいて、振動荷重を吸収し得るようになっているのである。
 ところで、かかるエンジンマウント34においては、上下方向の振動荷重の入力時に本体ゴム部40の高さ方向中央部分に応力を集中させることで、本体ゴム部40の耐久性を向上させるのを主たる目的として、本体ゴム部40の上端部と下端部とを除いた高さ方向中央部分が、略鼓状を呈するくびれ部28とされている。これによって、かかるくびれ部28の高さ方向の中央部に位置する、周方向長さが最も小さい最小長さ部分が、振動荷重の入力時に応力が集中する応力集中部30とされている。
 そして、そのような本体ゴム部40のくびれ部28に対して、ブチルゴム製で、薄肉円筒状乃至は円環状を呈するゴムリング32が、応力集中部30と、本体ゴム部40の高さ方向において応力集中部30の両サイドに位置する部分の外周面を全周に亘って被覆するように、つまり、くびれ部28の応力集中部30を含んだ一部分を被覆するように、引張変形状態で外挿されている。これにより、ゴムリング32は、前記第一の実施形態に係るエンジンマウント10の本体ゴム部16のくびれ部28に外挿されたゴムリング32と同様に、引張状態からの復元力に基づいて、応力集中部30に非接触で密着している。
 従って、かくの如き本実施形態のエンジンマウント34にあっても、前記第一の実施形態に係るエンジンマウント10において奏される作用・効果と同様な作用・効果が、極めて有効に享受され得るのである。
 以上、本発明の具体的な構成について詳述してきたが、これはあくまでも例示に過ぎないのであって、本発明は、上記の記載によって、何等の制約をも受けるものではない。
 例えば、本体ゴム部16,40の全体形状は、例示のものに、何等限定されるものではない。例えば、全体が筒形状とされていても良い。その場合には、くびれ部28や応力集中部30が、本体ゴム部の筒状を呈する部分に設けられる。また、本体ゴム部が、筒状を呈する部分とブロック状を呈する部分の両方を有する場合には、それらの筒部とブロック部のうちの少なくとも何れか一方に、くびれ部28や応力集中部30が形成されることとなる。
 さらに、本体ゴム部16,40が有する筒部やブロック部は、円筒形状や円柱形状以外の形状であっても良い。例えば、筒部は、楕円筒形状やテーパ筒形状、角筒形状を呈していても良く、また、ブロック部は、横断面が楕円形状を呈する柱状や、台形状や円錐台状の柱状、或いは角柱形状を呈していても良い。
 更にまた、くびれ部28は、例示されたものの他、例えば、本体ゴム部16,40に、断面V字状の凹溝や、断面コ字状の凹溝、断面U字状の凹溝等を、全周に亘って周方向に延びるように、或いは一周に満たない長さで周方向に連続して延びるように形成し、そのような凹溝の形成部位をくびれ部28としても、何等差し支えない。そして、そのような各種のくびれ部28の応力集中部30に対して、ゴムリング32が非接着で密着するように外挿されるのである。
 また、ゴムリング32の全体形状も、例示された円筒形状乃至は円環形状に、特に限定されるものではなく、くびれ部28の形状に対応した筒状乃至は環状を呈する形状とされる。
 ゴムリング32を形成するゴム材料は、本体ゴム部16,40よりも高い耐ガス透過性を有するものであれば、如何なるゴム材料も用いられ得る。しかしながら、ゴムリング32に対して、より優れた耐ガス透過性と耐オゾン性とを付与するために、例示されたブチルゴムの他に、クロロプレンゴム等が、好適に用いられる。このクロロプレンゴムを用いてゴムリング32を形成することによって、ゴムリング32に対して、高い耐ガス透過性と、更に一層優れた耐オゾン性とが付与されることとなる。
 また、ゴムリング32の厚さ及び高さ(幅)は、周方向や軸方向(高さ方向)において必ずしも一定である必要はなく、くびれ部28や応力集中部30の形状等に応じて、適宜に変更され得るものである。
 加えて、前記実施形態では、本発明を、自動車用エンジンマウントに適用したものの具体例を示したが、本発明は、自動車用以外の車両用エンジンマウントや、自動車用、或いは自動車用以外のサスペンションマウント、ボデーマウント、或いはそれらのマウント以外の各種の防振ゴム装置の何れに対しても、有利に適用され得るものであることは、勿論である。
 その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。

Claims (4)

  1.  互いに離間して配置された第一の取付部材と第二の取付部材との間に介装されて、それら第一の取付部材と第二の取付部材とを連結する、ブロック部と筒部のうちの少なくとも何れか一方を有するゴム弾性体からなり、該第一の取付部材と該第二の取付部材とを相互に接近させる方向に入力される荷重による弾性変形により応力が集中する応力集中部位を含むくびれ部が、該ブロック部と筒部のうちの少なくとも何れか一方に設けられた本体ゴム部と、
     該本体ゴム部の前記くびれ部の応力集中部位に対して、引張変形状態で外挿されて、かかる引張変形状態からの復元力に基づいて、該応力集中部位の外周面に非接着で密着せしめられた、該本体ゴム部よりも高い耐ガス透過性を有するゴムリングと、
    を含んで構成したことを特徴とする防振ゴム装置。
  2.  車両用エンジンマウントである請求項1に記載の防振ゴム装置。
  3.  前記ゴムリングが、ブチルゴム製である請求項1又は請求項2に記載の防振ゴム装置。
  4.  前記ゴムリングが、クロロプレンゴム製である請求項1又は請求項2に記載の防振ゴム装置。
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